JPH09174383A - 回転工具の異常検出方法および装置 - Google Patents
回転工具の異常検出方法および装置Info
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- JPH09174383A JPH09174383A JP33918695A JP33918695A JPH09174383A JP H09174383 A JPH09174383 A JP H09174383A JP 33918695 A JP33918695 A JP 33918695A JP 33918695 A JP33918695 A JP 33918695A JP H09174383 A JPH09174383 A JP H09174383A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 試切削により検出した振れの大きい工具を使
用しないようにし、切削面粗さの悪化，工具寿命の劣化
を防止し得る回転工具の異常検出方法を提供すること。 【解決手段】 回転工具による試切削中の切削力を検出
し、この切削力信号から工具寿命の劣化，切削面粗さの
悪化の原因となる回転工具の振れの大小を検出し、振れ
の大きい回転工具を使用しないようにした。
用しないようにし、切削面粗さの悪化，工具寿命の劣化
を防止し得る回転工具の異常検出方法を提供すること。 【解決手段】 回転工具による試切削中の切削力を検出
し、この切削力信号から工具寿命の劣化，切削面粗さの
悪化の原因となる回転工具の振れの大小を検出し、振れ
の大きい回転工具を使用しないようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＡＴＣ装置付のＮ
Ｃ工作機械による切削加工における回転工具の異常検出
方法、回転工具の寿命判定方法、および回転工具の異常
検出装置に関する。
Ｃ工作機械による切削加工における回転工具の異常検出
方法、回転工具の寿命判定方法、および回転工具の異常
検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンドミルやフライス等の回転工具によ
り工作物を切削加工する場合、加工中に工具摩耗が生じ
ると、工作物の加工精度が悪くなり、不良品が生じる。
また、工具に欠損が生じると、工作物や加工機を傷付け
る場合がある。
り工作物を切削加工する場合、加工中に工具摩耗が生じ
ると、工作物の加工精度が悪くなり、不良品が生じる。
また、工具に欠損が生じると、工作物や加工機を傷付け
る場合がある。
【０００３】そこで、夜間の無人運転等においては、回
転工具による切削加工中に、工具の摩耗，欠損，折損等
の異常を検出して工具を自動交換し、また異常の発生し
やすい工具は使用しないことが必要である。この目的の
ために従来から種々の方法が提案されている。
転工具による切削加工中に、工具の摩耗，欠損，折損等
の異常を検出して工具を自動交換し、また異常の発生し
やすい工具は使用しないことが必要である。この目的の
ために従来から種々の方法が提案されている。
【０００４】これらの方法のうち、従来から最も多く提
案されている方法は、ＮＣプログラムや加工時間等か
ら、回転工具の切削距離を算出し、予め設定したしきい
値と比較し、切削距離がしきい値を超えたときに工具が
寿命に達したと判定し、異常信号を出力したり、工具を
自動交換する方法である。しかし、同種の工具であって
も工具寿命にはばらつきがあり、寿命に達していない工
具でも切削距離が設定したしきい値に達すると、工具寿
命に達したと判定して工具を交換してしまう場合があ
り、工具の異常を正確に検出することができない。
案されている方法は、ＮＣプログラムや加工時間等か
ら、回転工具の切削距離を算出し、予め設定したしきい
値と比較し、切削距離がしきい値を超えたときに工具が
寿命に達したと判定し、異常信号を出力したり、工具を
自動交換する方法である。しかし、同種の工具であって
も工具寿命にはばらつきがあり、寿命に達していない工
具でも切削距離が設定したしきい値に達すると、工具寿
命に達したと判定して工具を交換してしまう場合があ
り、工具の異常を正確に検出することができない。
【０００５】また、主軸モータ駆動電流，駆動電力，ま
たはロードセルや動力計等の切削力測定手段を用いて回
転工具に掛かる切削力を測定し、切削力が所定のしきい
値を超えると、工具寿命に達したと判断する方法も提案
されている。しかし、回転工具においては切削が断続的
に繰り返されるため、切削力は変動成分が大きい。そこ
で、例えば特開平４−３１０３５１号公報に記載されて
いるように、切削力の平均値やその時間積分値を所定の
しきい値と比較する方法が提案されている。また、特開
平４−３７２３４１号公報に記載されているように、切
削力の周波数の電圧レベルを用いる方法も提案されてい
る。
たはロードセルや動力計等の切削力測定手段を用いて回
転工具に掛かる切削力を測定し、切削力が所定のしきい
値を超えると、工具寿命に達したと判断する方法も提案
されている。しかし、回転工具においては切削が断続的
に繰り返されるため、切削力は変動成分が大きい。そこ
で、例えば特開平４−３１０３５１号公報に記載されて
いるように、切削力の平均値やその時間積分値を所定の
しきい値と比較する方法が提案されている。また、特開
平４−３７２３４１号公報に記載されているように、切
削力の周波数の電圧レベルを用いる方法も提案されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】実際の回転工具による
切削加工では、工具の取り付け誤差や形状誤差に起因す
る振れが存在する。工具に振れが存在すると、突き出し
の大きい切れ刃では切り込み量が大きくなり、工具摩耗
が大きくなる。また、切削面は突き出しの大きい切れ刃
のみで仕上げられるため、切削面粗さが悪くなる。摩耗
の大きくなった工具で切削加工すると、切削面粗さが悪
くなり、工作物の切削面粗さが許容値を満足しない不良
が生じる。したがって、従来技術では工具寿命を検出す
ることができても、工作物の切削面粗さの不良が生じて
しまう欠点があった。
切削加工では、工具の取り付け誤差や形状誤差に起因す
る振れが存在する。工具に振れが存在すると、突き出し
の大きい切れ刃では切り込み量が大きくなり、工具摩耗
が大きくなる。また、切削面は突き出しの大きい切れ刃
のみで仕上げられるため、切削面粗さが悪くなる。摩耗
の大きくなった工具で切削加工すると、切削面粗さが悪
くなり、工作物の切削面粗さが許容値を満足しない不良
が生じる。したがって、従来技術では工具寿命を検出す
ることができても、工作物の切削面粗さの不良が生じて
しまう欠点があった。
【０００７】本発明は、従来の回転工具の切削加工にお
ける工具寿命検出方法のこのような欠点を解消するため
になされたものであり、その目的とするところは、試切
削により検出した振れの大きい工具を使用しないように
し、切削面粗さの悪化，工具寿命の劣化を防止し得る回
転工具の異常検出方法を提供することにある。
ける工具寿命検出方法のこのような欠点を解消するため
になされたものであり、その目的とするところは、試切
削により検出した振れの大きい工具を使用しないように
し、切削面粗さの悪化，工具寿命の劣化を防止し得る回
転工具の異常検出方法を提供することにある。
【０００８】さらに、本発明の他の目的は、切削中に工
具の寿命を自動的に、正確に検出し得る回転工具の寿命
判定方法を提供することにある。
具の寿命を自動的に、正確に検出し得る回転工具の寿命
判定方法を提供することにある。
【０００９】そして、本発明の他の目的は、前記方法を
的確に実施し得る回転工具の異常検出装置を提供するこ
とにある。
的確に実施し得る回転工具の異常検出装置を提供するこ
とにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、回転工
具による試切削中の切削力を検出し、この切削力信号か
ら工具寿命の劣化，切削面粗さの悪化の原因となる回転
工具の振れの大小を検出し、振れの大きい回転工具を使
用しないようにしたことにより、達成される。
具による試切削中の切削力を検出し、この切削力信号か
ら工具寿命の劣化，切削面粗さの悪化の原因となる回転
工具の振れの大小を検出し、振れの大きい回転工具を使
用しないようにしたことにより、達成される。
【００１１】また、本発明の目的は回転工具による切削
加工時の切削力を検出し、この切削力信号の周波数分析
を行い、主軸回転数×刃数に相当する周波数の電圧レベ
ルと、主軸回転数に相当する周波数の電圧レベルとの比
を算出し、回転工具の振れの大小を検出し、振れが所定
のしきい値を超えたときに異常信号を出力し、異常信号
を検出したときは回転工具を自動交換することにより、
達成される。
加工時の切削力を検出し、この切削力信号の周波数分析
を行い、主軸回転数×刃数に相当する周波数の電圧レベ
ルと、主軸回転数に相当する周波数の電圧レベルとの比
を算出し、回転工具の振れの大小を検出し、振れが所定
のしきい値を超えたときに異常信号を出力し、異常信号
を検出したときは回転工具を自動交換することにより、
達成される。
【００１２】さらに、本発明の目的は回転工具による切
削加工時の切削力を検出し、この切削力信号の周波数分
析を行い、切削力信号の周波数分析結果から決まる主軸
回転数×刃数に相当する周波数の電圧レベルと、所定の
しきい値とを比較し、前記周波数の電圧レベルが所定の
しきい値を超えたときに異常信号を出力し、異常信号を
検出したときは回転工具を自動交換することにより、達
成される。
削加工時の切削力を検出し、この切削力信号の周波数分
析を行い、切削力信号の周波数分析結果から決まる主軸
回転数×刃数に相当する周波数の電圧レベルと、所定の
しきい値とを比較し、前記周波数の電圧レベルが所定の
しきい値を超えたときに異常信号を出力し、異常信号を
検出したときは回転工具を自動交換することにより、達
成される。
【００１３】そして、本発明の目的は回転工具の切削力
を検出する手段と、この検出手段により検出された切削
力信号を周波数分析する手段と、切削力信号の周波数分
析の結果から主軸回転数、および主軸回転数×刃数に相
当する周波数の電圧レベルを抽出，演算し、演算結果が
所定のしきい値を超えたときに異常信号を出力する比較
手段とを備えて構成したことにより、達成される。
を検出する手段と、この検出手段により検出された切削
力信号を周波数分析する手段と、切削力信号の周波数分
析の結果から主軸回転数、および主軸回転数×刃数に相
当する周波数の電圧レベルを抽出，演算し、演算結果が
所定のしきい値を超えたときに異常信号を出力する比較
手段とを備えて構成したことにより、達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面にしたがって説明する。
面にしたがって説明する。
【００１５】図１は本発明装置の一実施例の概要を示す
図、図２は同実施例のブロック図である。
図、図２は同実施例のブロック図である。
【００１６】これら図１および図２において、工作機械
１にはエンドミル，フライス等の回転工具を自動交換す
るＡＴＣ装置２と、前記工作機械１およびＡＴＣ装置２
を制御するためのＮＣ装置３と、回転工具にかかる切削
力を検出する回転式切削力検出器（例えばキスラー社製
９１２４Ｂ）４と、切削力信号の増幅器５と、Ａ／Ｄ変
換器６と、周波数分析器７と、ＧＰ−ＩＢ８および９
と、コンピュータ１０と、Ｉ／Ｏ１１とを備えている。
１にはエンドミル，フライス等の回転工具を自動交換す
るＡＴＣ装置２と、前記工作機械１およびＡＴＣ装置２
を制御するためのＮＣ装置３と、回転工具にかかる切削
力を検出する回転式切削力検出器（例えばキスラー社製
９１２４Ｂ）４と、切削力信号の増幅器５と、Ａ／Ｄ変
換器６と、周波数分析器７と、ＧＰ−ＩＢ８および９
と、コンピュータ１０と、Ｉ／Ｏ１１とを備えている。
【００１７】前記装置では、切削力検出器４により検出
された切削力であるアナログ信号は、増幅器５により増
幅され、Ａ／Ｄ変換器６によりデジタル信号に変換さ
れ、周波数分析器７に入力され、この周波数分析器７で
周波数分析され、その分析結果はＧＰ−ＩＢ８および９
によりコンピュータ１０へ入力される。そこで、コンピ
ュータ１０は入力されたデータから主軸回転数に相当す
る周波数の電圧レベルＡｎと主軸回転数×刃数に相当す
る周波数の電圧レベルＡｎｚを抽出し、この電圧レベル
Ａｎｚを回転工具の異常検出に用いる。
された切削力であるアナログ信号は、増幅器５により増
幅され、Ａ／Ｄ変換器６によりデジタル信号に変換さ
れ、周波数分析器７に入力され、この周波数分析器７で
周波数分析され、その分析結果はＧＰ−ＩＢ８および９
によりコンピュータ１０へ入力される。そこで、コンピ
ュータ１０は入力されたデータから主軸回転数に相当す
る周波数の電圧レベルＡｎと主軸回転数×刃数に相当す
る周波数の電圧レベルＡｎｚを抽出し、この電圧レベル
Ａｎｚを回転工具の異常検出に用いる。
【００１８】前記コンピュータ１０で回転工具の異常を
検出した場合は、Ｉ／Ｏ１１を通じて前記ＮＣ装置３に
その異常信号を出力する。前記ＮＣ装置３では、回転工
具の異常信号を入力すると、工作機械１を停止させ、前
記ＡＴＣ装置２により回転工具を交換する。
検出した場合は、Ｉ／Ｏ１１を通じて前記ＮＣ装置３に
その異常信号を出力する。前記ＮＣ装置３では、回転工
具の異常信号を入力すると、工作機械１を停止させ、前
記ＡＴＣ装置２により回転工具を交換する。
【００１９】図３は本発明の一実施例において、切削中
に切削力を検出する手段と、検出された切削力信号と、
その切削力信号を周波数分析した結果の一例を示す図、
図４は回転式切削力検出器の構成を模式的に示した図で
ある。
に切削力を検出する手段と、検出された切削力信号と、
その切削力信号を周波数分析した結果の一例を示す図、
図４は回転式切削力検出器の構成を模式的に示した図で
ある。
【００２０】その図３において、工作機械１には工具ホ
ルダ１３を介してボールエンドミル１２が取り付けられ
ており、このボールエンドミル１２で試切削用工作物１
５を切削するようにしている。また、切削中に回転工具
であるボールエンドミル１２の切削力を検出する手段と
して、工具ホルダ１３に内蔵のセンサと、給電・信号受
信ヘッド１４と、増幅器５と、周波数分析器７とを備え
ている。前記工具ホルダ１３に内蔵のセンサである回転
式切削力検出器は、図４に示すように、水晶板２１と、
コイル２２と、ＦＭ発振器２３と、チャージアンプ２４
とを有して構成されている。この回転式切削力検出器
は、給電・信号受信ヘッド１４と非接触で連絡されてい
る。
ルダ１３を介してボールエンドミル１２が取り付けられ
ており、このボールエンドミル１２で試切削用工作物１
５を切削するようにしている。また、切削中に回転工具
であるボールエンドミル１２の切削力を検出する手段と
して、工具ホルダ１３に内蔵のセンサと、給電・信号受
信ヘッド１４と、増幅器５と、周波数分析器７とを備え
ている。前記工具ホルダ１３に内蔵のセンサである回転
式切削力検出器は、図４に示すように、水晶板２１と、
コイル２２と、ＦＭ発振器２３と、チャージアンプ２４
とを有して構成されている。この回転式切削力検出器
は、給電・信号受信ヘッド１４と非接触で連絡されてい
る。
【００２１】そして、工作機械１のＡＴＣ装置（図１，
図２参照）により回転工具を交換した後、その回転工具
で工作機械１に設けられている試切削用工作物１５を試
切削する。試切削中にボールエンドミル１２に掛かる切
削力は、工具ホルダ１３に内蔵されているセンサにより
検出され、その切削力信号は給電・信号受信ヘッド１４
に非接触で送信される。
図２参照）により回転工具を交換した後、その回転工具
で工作機械１に設けられている試切削用工作物１５を試
切削する。試切削中にボールエンドミル１２に掛かる切
削力は、工具ホルダ１３に内蔵されているセンサにより
検出され、その切削力信号は給電・信号受信ヘッド１４
に非接触で送信される。
【００２２】前述のごとく、工具ホルダ１３に内蔵され
たセンサである回転式切削力検出器には、給電・信号受
信ヘッド１４からコイル２２へ電磁誘導により電力が供
給され、さらにチャージアンプ２４へと電力が供給され
る。ここで、ボールエンドミル１２が切削を開始する
と、水晶板２１に力が加わり、圧電効果により電圧が発
生する。その電圧をチャージアンプ２４で増幅し、ＦＭ
発振器２３により給電・信号受信ヘッド１４へＦＭ電波
により切削力信号を送信する。
たセンサである回転式切削力検出器には、給電・信号受
信ヘッド１４からコイル２２へ電磁誘導により電力が供
給され、さらにチャージアンプ２４へと電力が供給され
る。ここで、ボールエンドミル１２が切削を開始する
と、水晶板２１に力が加わり、圧電効果により電圧が発
生する。その電圧をチャージアンプ２４で増幅し、ＦＭ
発振器２３により給電・信号受信ヘッド１４へＦＭ電波
により切削力信号を送信する。
【００２３】その結果、前記給電・信号受信ヘッド１４
に接続されている増幅器５には、図３に併記した波形の
切削力信号が入力される。前記増幅器５により増幅され
た切削力信号は、周波数分析器７により周波数分析され
る。この切削力信号は、図３の例では２．９ｍｓの周期
で変動する信号となっているため、周波数分析器７によ
り周波数分析されると、同図に併記したように、約３４
０Ｈｚの周波数の電圧レベルに大きくなる。
に接続されている増幅器５には、図３に併記した波形の
切削力信号が入力される。前記増幅器５により増幅され
た切削力信号は、周波数分析器７により周波数分析され
る。この切削力信号は、図３の例では２．９ｍｓの周期
で変動する信号となっているため、周波数分析器７によ
り周波数分析されると、同図に併記したように、約３４
０Ｈｚの周波数の電圧レベルに大きくなる。
【００２４】図５は前記図３に示す方法により切削力信
号を検出し、周波数分析した結果を示す図、図６は図５
に示す信号に対応する試切削用工作物の切削面粗さを示
す図である。
号を検出し、周波数分析した結果を示す図、図６は図５
に示す信号に対応する試切削用工作物の切削面粗さを示
す図である。
【００２５】これら図５，図６の測定結果は、切れ刃半
径５ｍｍの２枚刃ボールエンドミルにより主軸回転数９
５５０ｍｉｎ−１，切り込み量０．１ｍｍ，１刃当たり
の工具送り量０．１ｍｍ／ｔ，ピック量０．３ｍｍの条
件で切削したときのものである。
径５ｍｍの２枚刃ボールエンドミルにより主軸回転数９
５５０ｍｉｎ−１，切り込み量０．１ｍｍ，１刃当たり
の工具送り量０．１ｍｍ／ｔ，ピック量０．３ｍｍの条
件で切削したときのものである。
【００２６】図５において、工具の振れが９．８μｍと
小さい場合には、３１８Ｈｚ近傍の周波数の電圧レベル
が大きくなっていることが分かる。これは、２枚刃のボ
ールエンドミルを用いて主軸回転数９５５０ｍｉｎ−１
で切削すると、単位時間当たりの切れ刃の切削回数は、
主軸回転数の２倍の３１８回／秒となる。このため、３
１８Ｈｚ近傍の周波数の電圧レベルが大きくなったもの
である。一方、工具の振れが４１μｍと大きい場合に
は、３１８Ｈｚ近傍の周波数以外に、１５９Ｈｚ近傍の
周波数の電圧レベルが大きい。これは工具の振れが大き
いと、切れ刃毎に切り込み量が変動し、突き出しの大き
い切れ刃の切り込み量が大きくなるために、工具１回転
に相当する切削力が大きくなり、主軸回転数である９５
５０ｍｉｎ−１に相当する周波数１５９Ｈｚ近傍のレベ
ルが大きくなったものである。
小さい場合には、３１８Ｈｚ近傍の周波数の電圧レベル
が大きくなっていることが分かる。これは、２枚刃のボ
ールエンドミルを用いて主軸回転数９５５０ｍｉｎ−１
で切削すると、単位時間当たりの切れ刃の切削回数は、
主軸回転数の２倍の３１８回／秒となる。このため、３
１８Ｈｚ近傍の周波数の電圧レベルが大きくなったもの
である。一方、工具の振れが４１μｍと大きい場合に
は、３１８Ｈｚ近傍の周波数以外に、１５９Ｈｚ近傍の
周波数の電圧レベルが大きい。これは工具の振れが大き
いと、切れ刃毎に切り込み量が変動し、突き出しの大き
い切れ刃の切り込み量が大きくなるために、工具１回転
に相当する切削力が大きくなり、主軸回転数である９５
５０ｍｉｎ−１に相当する周波数１５９Ｈｚ近傍のレベ
ルが大きくなったものである。
【００２７】図６において、工具の振れが９．８μｍと
小さい回転工具では、切削面の粗さ曲線には工具送り量
である０．１ｍｍピッチの凹凸が観察され、切削面粗さ
は０．９μｍＲｚと良好である。しかし、工具の振れが
４１μｍと大きい回転工具では、切削面の断面曲線には
０．２ｍｍのピッチの凹凸が観察され、この凹凸が切削
面粗さを悪くしている。その結果、工具の振れが４１μ
ｍと大きい回転工具では切削面粗さは３．８μｍＲｚと
悪くなる。
小さい回転工具では、切削面の粗さ曲線には工具送り量
である０．１ｍｍピッチの凹凸が観察され、切削面粗さ
は０．９μｍＲｚと良好である。しかし、工具の振れが
４１μｍと大きい回転工具では、切削面の断面曲線には
０．２ｍｍのピッチの凹凸が観察され、この凹凸が切削
面粗さを悪くしている。その結果、工具の振れが４１μ
ｍと大きい回転工具では切削面粗さは３．８μｍＲｚと
悪くなる。
【００２８】したがって、振れの大きい回転工具で加工
すると、切削面粗さが悪くなると言える。そこで、工具
交換後の試切削中に、前記切削力検出器により切削力を
検出し、周波数分析した結果から工具の振れの大小を検
出し、振れの大きい回転工具を使用しないようにすれ
ば、切削面粗さの不良を生ずることを未然に防ぐことが
できる。
すると、切削面粗さが悪くなると言える。そこで、工具
交換後の試切削中に、前記切削力検出器により切削力を
検出し、周波数分析した結果から工具の振れの大小を検
出し、振れの大きい回転工具を使用しないようにすれ
ば、切削面粗さの不良を生ずることを未然に防ぐことが
できる。
【００２９】前述のごとく、工具の振れが大きいと、切
削面粗さが悪くなるが、振れが１０μｍ以下の回転工具
では、切削初期において回転工具がすぐに摩耗し、振れ
の大きさと切削面粗さに顕著な相関が認められないこと
から、振れの許容値を例えば１０μｍと設定する。図５
では工具振れが９．８μｍの回転工具において、３１８
Ｈｚの周波数の電圧レベルＡｎｚは０．５Ｖであるのに
対し、１５９Ｈｚの周波数の電圧レベルＡｎは０．１Ｖ
である。したがって、ＡｎｚとＡｎの比Ａｎｚ／Ａｎを
算出し、しきい値を５とすれば、Ａｎｚ／Ａｎが前記し
きい値を超える回転工具は振れが１０μｍ以上であると
判別することができる。
削面粗さが悪くなるが、振れが１０μｍ以下の回転工具
では、切削初期において回転工具がすぐに摩耗し、振れ
の大きさと切削面粗さに顕著な相関が認められないこと
から、振れの許容値を例えば１０μｍと設定する。図５
では工具振れが９．８μｍの回転工具において、３１８
Ｈｚの周波数の電圧レベルＡｎｚは０．５Ｖであるのに
対し、１５９Ｈｚの周波数の電圧レベルＡｎは０．１Ｖ
である。したがって、ＡｎｚとＡｎの比Ａｎｚ／Ａｎを
算出し、しきい値を５とすれば、Ａｎｚ／Ａｎが前記し
きい値を超える回転工具は振れが１０μｍ以上であると
判別することができる。
【００３０】図７はそれぞれの工具の振れに対する工具
摩耗の測定結果を示す。
摩耗の測定結果を示す。
【００３１】この図７に示すように、工具の振れが９．
８μｍの回転工具と、４１μｍの回転工具では、工具摩
耗の進行が異なる。工具寿命を前逃げ面摩耗幅１００μ
ｍとしたとき、工具の振れが９．８μｍの回転工具では
切削距離が４１２ｍであるのに対し、工具の振れが４１
μｍと大きい回転工具では切削距離が１４３ｍとなり、
工具寿命が短くなると言える。
８μｍの回転工具と、４１μｍの回転工具では、工具摩
耗の進行が異なる。工具寿命を前逃げ面摩耗幅１００μ
ｍとしたとき、工具の振れが９．８μｍの回転工具では
切削距離が４１２ｍであるのに対し、工具の振れが４１
μｍと大きい回転工具では切削距離が１４３ｍとなり、
工具寿命が短くなると言える。
【００３２】したがって、この回転工具の異常検出方法
により、振れが大きい回転工具を使用しないようにすれ
ば、工具交換の間隔を長くすることができ、無人運転が
可能となる。
により、振れが大きい回転工具を使用しないようにすれ
ば、工具交換の間隔を長くすることができ、無人運転が
可能となる。
【００３３】以上の異常検出方法による試切削におい
て、振れが許容値よりも大きくなるような異常が検出さ
れない場合は、工作物の切削を開始する。工作物の切削
中には、切削力信号から主軸回転数×刃数に相当する周
波数の電圧レベルＡｎｚのみを抽出する。主軸回転数×
刃数、すなわち２刃の成分に着目する理由は、ボールエ
ンドミルの２枚の切れ刃においては、突き出しの大きい
切れ刃が先に摩耗するため、工具摩耗の進行に伴って、
２枚の切れ刃によって切削するようになるためである。
て、振れが許容値よりも大きくなるような異常が検出さ
れない場合は、工作物の切削を開始する。工作物の切削
中には、切削力信号から主軸回転数×刃数に相当する周
波数の電圧レベルＡｎｚのみを抽出する。主軸回転数×
刃数、すなわち２刃の成分に着目する理由は、ボールエ
ンドミルの２枚の切れ刃においては、突き出しの大きい
切れ刃が先に摩耗するため、工具摩耗の進行に伴って、
２枚の切れ刃によって切削するようになるためである。
【００３４】実験の結果から、工具摩耗が進行すると、
切削面粗さが悪くなり、許容値である１μｍＲｚを満足
するためには、工具の前逃げ面摩耗幅を１００μｍ以内
にすることが必要であることが分かった。
切削面粗さが悪くなり、許容値である１μｍＲｚを満足
するためには、工具の前逃げ面摩耗幅を１００μｍ以内
にすることが必要であることが分かった。
【００３５】また、図８は切削力信号から抽出した周波
数の電圧レベルと、工具摩耗の関係を示すグラフであ
る。
数の電圧レベルと、工具摩耗の関係を示すグラフであ
る。
【００３６】この図８に示すように、工具の前逃げ面摩
耗幅が増加すると、２刃の周波数の電圧レベル、すなわ
ちＡｎｚが増加し、前逃げ面摩耗幅が１００μｍではＡ
ｎｚは０．１７Ｖとなることが分かった。したがって、
工作物の切削中では、この０．１７Ｖをしきい値として
Ａｎｚと比較すれば、工具摩耗が１００μｍ以上となっ
たことが検出できる。その結果、切削面粗さが許容値で
ある１μｍＲｚ以上となるような切削面粗さの不良が生
じることを未然に防ぐことができる。
耗幅が増加すると、２刃の周波数の電圧レベル、すなわ
ちＡｎｚが増加し、前逃げ面摩耗幅が１００μｍではＡ
ｎｚは０．１７Ｖとなることが分かった。したがって、
工作物の切削中では、この０．１７Ｖをしきい値として
Ａｎｚと比較すれば、工具摩耗が１００μｍ以上となっ
たことが検出できる。その結果、切削面粗さが許容値で
ある１μｍＲｚ以上となるような切削面粗さの不良が生
じることを未然に防ぐことができる。
【００３７】図９は以上説明した動作を簡明に示したフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【００３８】以上説明した実施例では、切削力信号の検
出に切削力検出器を用いているが、主軸や工作物に振動
検出器を取り付け、振動検出器からの出力信号や、主軸
駆動用モータの電流値を周波数分析して用いてもよい。
出に切削力検出器を用いているが、主軸や工作物に振動
検出器を取り付け、振動検出器からの出力信号や、主軸
駆動用モータの電流値を周波数分析して用いてもよい。
【００３９】図１０は回転工具の切削力検出手段の他の
実施例を示す図である。
実施例を示す図である。
【００４０】この図１０に示す実施例では、試切削用工
作物１５に切削力検出器１６や振動検出器等を取り付
け、切削中に一定時間毎に試切削用工作物１５を試切削
し、その結果を周波数分析し、回転工具１２の振れの大
小の判別に用いるようにしている。この実施例では、試
切削用工作物１５に直接切削力検出器１６や振動検出器
等を取り付けるため、装置は簡単になるが、試切削用の
加工時間が必要となる。
作物１５に切削力検出器１６や振動検出器等を取り付
け、切削中に一定時間毎に試切削用工作物１５を試切削
し、その結果を周波数分析し、回転工具１２の振れの大
小の判別に用いるようにしている。この実施例では、試
切削用工作物１５に直接切削力検出器１６や振動検出器
等を取り付けるため、装置は簡単になるが、試切削用の
加工時間が必要となる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明方法では回
転工具による試切削中の切削力を検出し、この切削力信
号から工具寿命の劣化，切削面粗さの悪化の原因となる
回転工具の振れの大小を検出し、振れの大きい回転工具
を使用しないようにしているので、振れの大きい回転工
具を使用することによる切削面粗さの悪化を未然に防止
し得る効果がある。
転工具による試切削中の切削力を検出し、この切削力信
号から工具寿命の劣化，切削面粗さの悪化の原因となる
回転工具の振れの大小を検出し、振れの大きい回転工具
を使用しないようにしているので、振れの大きい回転工
具を使用することによる切削面粗さの悪化を未然に防止
し得る効果がある。
【００４２】また、本発明方法では回転工具による切削
加工時の切削力を検出し、この切削力信号の周波数分析
を行い、主軸回転数×刃数に相当する周波数の電圧レベ
ルと、主軸回転数に相当する周波数の電圧レベルとの比
を算出し、回転工具の振れの大小を検出し、振れが所定
のしきい値を超えたときに異常信号を出力し、異常信号
を検出したときは回転工具を自動交換するようにしてい
るので、本発明においても振れの大きい回転工具を使用
することによる切削面粗さの悪化を防止できる効果を有
する外、工具寿命の劣化を防ぎ、加工中に頻繁に工具交
換を行うことによる能率の低下を解消できる効果があ
り、無人運転化に対応できる効果もある。
加工時の切削力を検出し、この切削力信号の周波数分析
を行い、主軸回転数×刃数に相当する周波数の電圧レベ
ルと、主軸回転数に相当する周波数の電圧レベルとの比
を算出し、回転工具の振れの大小を検出し、振れが所定
のしきい値を超えたときに異常信号を出力し、異常信号
を検出したときは回転工具を自動交換するようにしてい
るので、本発明においても振れの大きい回転工具を使用
することによる切削面粗さの悪化を防止できる効果を有
する外、工具寿命の劣化を防ぎ、加工中に頻繁に工具交
換を行うことによる能率の低下を解消できる効果があ
り、無人運転化に対応できる効果もある。
【００４３】さらに、本発明方法では回転工具による切
削加工時の切削力を検出し、この切削力信号の周波数分
析を行い、切削力信号の周波数分析結果から決まる主軸
回転数×刃数に相当する周波数の電圧レベルと、所定の
しきい値とを比較し、前記周波数の電圧レベルが所定の
しきい値を超えたときに異常信号を出力し、異常信号を
検出したときは回転工具を自動交換するようにしている
ので、切削中に工具の寿命を自動的に正確に検出し、不
良品の発生や機械の破損を防止し得る効果がある。
削加工時の切削力を検出し、この切削力信号の周波数分
析を行い、切削力信号の周波数分析結果から決まる主軸
回転数×刃数に相当する周波数の電圧レベルと、所定の
しきい値とを比較し、前記周波数の電圧レベルが所定の
しきい値を超えたときに異常信号を出力し、異常信号を
検出したときは回転工具を自動交換するようにしている
ので、切削中に工具の寿命を自動的に正確に検出し、不
良品の発生や機械の破損を防止し得る効果がある。
【００４４】そして、本発明装置では回転工具の切削力
を検出する手段と、この検出手段により検出された切削
力信号を周波数分析する手段と、切削力信号の周波数分
析の結果から主軸回転数、および主軸回転数×刃数に相
当する周波数の電圧レベルを抽出，演算し、演算結果が
所定のしきい値を超えたときに異常信号を出力する比較
手段とを備えているので、前記回転工具の異常検出方法
を的確に実施し得る効果がある。
を検出する手段と、この検出手段により検出された切削
力信号を周波数分析する手段と、切削力信号の周波数分
析の結果から主軸回転数、および主軸回転数×刃数に相
当する周波数の電圧レベルを抽出，演算し、演算結果が
所定のしきい値を超えたときに異常信号を出力する比較
手段とを備えているので、前記回転工具の異常検出方法
を的確に実施し得る効果がある。
【図１】本発明装置の一実施例の構成の概要を示す図で
ある。
ある。
【図２】本発明装置の一実施例の構成を示すブロック図
である。
である。
【図３】本発明の一実施例において、回転工具の切削力
を検出する手段と、切削力信号と、切削力信号の周波数
分析結果を示す図である。
を検出する手段と、切削力信号と、切削力信号の周波数
分析結果を示す図である。
【図４】本発明の一実施例において用いている回転式切
削力検出器の構成を示す図である。
削力検出器の構成を示す図である。
【図５】それぞれの回転工具の振れ量に対する切削力信
号の周波数分析結果を示す図である。
号の周波数分析結果を示す図である。
【図６】それぞれの回転工具の振れ量に対する工作物の
切削面粗さの測定結果を示す図である。
切削面粗さの測定結果を示す図である。
【図７】それぞれの回転工具の振れ量に対する工具摩耗
の測定結果を示す図である。
の測定結果を示す図である。
【図８】本発明の一実施例において、切削力信号から抽
出した周波数の電圧レベルと、工具摩耗を示すグラフで
ある。
出した周波数の電圧レベルと、工具摩耗を示すグラフで
ある。
【図９】本発明の一実施例における動作を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図１０】本発明において、回転工具の切削力検出手段
の他の実施例を示す図である。
の他の実施例を示す図である。
１…工作機械、２…ＡＴＣ装置、３…ＮＣ装置、４…切
削力検出器、５…増幅器、６…Ａ／Ｄ変換器、７…周波
数分析器、８，９…ＧＰ−ＩＢ、１０…コンピュータ、
１１…Ｉ／Ｏ、１２…ボールエンドミル、１３…センサ
内蔵の工具ホルダ、１４…給電・信号受信ヘッド、１５
…試切削用工作物、１６…切削力検出器、１７…工具ホ
ルダ、１８…主軸コラム、１９…工作物、２０…テーブ
ル、２１…水晶板、２２…コイル、２３…ＦＭ電波発振
器、２４…チャージアンプ。
削力検出器、５…増幅器、６…Ａ／Ｄ変換器、７…周波
数分析器、８，９…ＧＰ−ＩＢ、１０…コンピュータ、
１１…Ｉ／Ｏ、１２…ボールエンドミル、１３…センサ
内蔵の工具ホルダ、１４…給電・信号受信ヘッド、１５
…試切削用工作物、１６…切削力検出器、１７…工具ホ
ルダ、１８…主軸コラム、１９…工作物、２０…テーブ
ル、２１…水晶板、２２…コイル、２３…ＦＭ電波発振
器、２４…チャージアンプ。
Claims (4)
- 【請求項１】 回転工具による試切削中の切削力を検出
し、この切削力信号から工具寿命の劣化，切削面粗さの
悪化の原因となる回転工具の振れの大小を検出し、振れ
の大きい回転工具を使用しないようにしたことを特徴と
する回転工具の異常検出方法。 - 【請求項２】 回転工具による切削加工時の切削力を検
出し、この切削力信号の周波数分析を行い、主軸回転数
×刃数に相当する周波数の電圧レベルと、主軸回転数に
相当する周波数の電圧レベルとの比を算出し、回転工具
の振れの大小を検出し、振れが所定のしきい値を超えた
ときに異常信号を出力し、異常信号を検出したときは回
転工具を自動交換することを特徴とする回転工具の異常
検出方法。 - 【請求項３】 回転工具による切削加工時の切削力を検
出し、この切削力信号の周波数分析を行い、切削力信号
の周波数分析結果から決まる主軸回転数×刃数に相当す
る周波数の電圧レベルと、所定のしきい値とを比較し、
前記周波数の電圧レベルが所定のしきい値を超えたとき
に異常信号を出力し、異常信号を検出したときは回転工
具を自動交換することを特徴とする回転工具の寿命判定
方法。 - 【請求項４】 回転工具の切削力を検出する手段と、こ
の検出手段により検出された切削力信号を周波数分析す
る手段と、切削力信号の周波数分析の結果から主軸回転
数、および主軸回転数×刃数に相当する周波数の電圧レ
ベルを抽出，演算し、演算結果が所定のしきい値を超え
たときに異常信号を出力する比較手段とを備えているこ
とを特徴とする回転工具の異常検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33918695A JPH09174383A (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 回転工具の異常検出方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33918695A JPH09174383A (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 回転工具の異常検出方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09174383A true JPH09174383A (ja) | 1997-07-08 |
Family
ID=18325055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33918695A Pending JPH09174383A (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 回転工具の異常検出方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09174383A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000073018A1 (fr) * | 1999-05-27 | 2000-12-07 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Procede et appareil pour la verification d'un outil coupant |
| JP2009113160A (ja) * | 2007-11-07 | 2009-05-28 | Seiko Instruments Inc | 検出装置及びプレートの加工方法 |
| JP2010069540A (ja) * | 2008-09-16 | 2010-04-02 | Hitachi Ltd | 穴あけ加工の異常検知装置および異常検知装置を備えた工作機械、異常検知方法 |
| JP2017013187A (ja) * | 2015-07-01 | 2017-01-19 | オークマ株式会社 | 工作機械の主軸負荷モニタ装置 |
| JP2017024112A (ja) * | 2015-07-21 | 2017-02-02 | オークマ株式会社 | 工作機械の工具状態判定装置 |
| JP2017203333A (ja) * | 2016-05-13 | 2017-11-16 | 清水建設株式会社 | はつり装置 |
| JP2017226027A (ja) * | 2016-06-20 | 2017-12-28 | コマツＮｔｃ株式会社 | 多刃工具の異常検知方法 |
| JP6452898B1 (ja) * | 2017-10-25 | 2019-01-16 | 三菱電機株式会社 | 主軸ユニット芯振れ検知装置 |
| JP2020011330A (ja) * | 2018-07-18 | 2020-01-23 | 株式会社日立製作所 | 工作機械の状態判定システム及び工作機械の状態判定方法 |
| WO2020138025A1 (ja) * | 2018-12-25 | 2020-07-02 | 日立金属株式会社 | 切削工具の異常検知装置、および異常検知方法 |
| WO2022090846A1 (en) | 2020-10-29 | 2022-05-05 | Ricoh Company, Ltd. | Diagnostic apparatus, machining system, diagnostic method, and recording medium |
| JP7225479B1 (ja) * | 2022-06-13 | 2023-02-20 | ヤマザキマザック株式会社 | 工作機械、および、ワーク加工方法 |
| WO2023119729A1 (ja) * | 2021-12-24 | 2023-06-29 | 株式会社デンソー | 異常検知装置、異常検知システム、異常検知方法および異常検知プログラム |
-
1995
- 1995-12-26 JP JP33918695A patent/JPH09174383A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2020104257A (ja) * | 2018-12-25 | 2020-07-09 | 日立金属株式会社 | 切削工具の異常検知装置、および異常検知方法 |
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| JP7225479B1 (ja) * | 2022-06-13 | 2023-02-20 | ヤマザキマザック株式会社 | 工作機械、および、ワーク加工方法 |
| WO2023242906A1 (ja) * | 2022-06-13 | 2023-12-21 | ヤマザキマザック株式会社 | 工作機械、工具ホルダ、および、ワーク加工方法 |
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